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系統識別號 U0026-1108202015095800
論文名稱(中文) 電子運動激發表面電漿調控螺旋光柵Smith-Purcell輻射之研究
論文名稱(英文) Adjusted Smith-Purcell radiation on helical grating by electron motion excited surface plasmon
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 光電科學與工程學系
系所名稱(英) Department of Photonics
學年度 108
學期 2
出版年 109
研究生(中文) 陳弘捷
研究生(英文) Hung-Chieh Chen
學號 L76071045
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 61頁
口試委員 指導教授-藍永強
口試委員-張世慧
口試委員-張允崇
中文關鍵字 表面電漿  Smith-Purcell 輻射  電子束  螺旋光柵 
英文關鍵字 Smith-Purcell  surface plasmon  electron beam  helical grating 
學科別分類
中文摘要 當電子束通過期光柵金屬結構時會激發Smith-Purcell輻射,而Smith-Purcell輻射可以經由很多外在條件而改變其輻射角度,而Smith-Purcell輻射與一般表面電漿不同,表面電漿只能存在於金屬表面上,Smith-Purcell輻射卻可以在空間中傳播,故我們將Smith-Purcell輻射應用在軍事用途、生物醫療等等領域 。
本研究論文使用模擬軟體Lumerical探討如何激發和調控Smith-Purcell輻射,透過改變電子束能量強度與光柵週期大小,能使輻射角度改變,再透過組合不同週期大小的光柵或將週期光柵更改為螺旋光柵結構,使Smith-Purcell輻射能有多個角度的輻射或者產生軌道角動量。
英文摘要 In this paper, a ring electron beam is used to excite the surface plasmon on the cylinder, and then the surface plasmon is converted into Smith-Purcell radiation by designing a periodic grating. By changing the period size and electron beam speed of the grating structure, Smith- Purcell radiation radiates out at the angle we want. Then change the periodic grating to a helical periodic grating, which can radiate the orbital angular momentum beam, and then radiate through Smith-Purcell to design the radiation at the angle we want.
論文目次 口試合格證明II
中文摘要 III
英文摘要 IV
致謝 XII
目錄 XIII
圖目錄 XV
第一章 簡介 1
1.1金屬表面電漿(Surface Plasmon)簡介 1
1.2 Smith-Purcell簡介 2
1.3 光的軌道角動量(Orbital angular momentum)簡介 3
1.4 論文動機 6
第二章 表面電漿特性 7
2.1 表面電漿(Surface Plasmon)概論 7
2.2金屬 Drude Model 8
2.3金屬-介電質(IM)色散曲線 13
2.4表面電漿激發方式 16
2.4.1電子束激發 17
2.4.2侷域性表面電漿共振(LSP) 19
第三章 模擬方法-FDTD(有限時域差分法) 20
3.1 馬克士威爾方程式(Maxwell’s Equation) 20
3.2 FDTD基本運算原理 23
3.3 FDTD的數值穩定 27
3.4 完美匹配層(Perfect Matched Layer, PML) 29
3.5 模擬軟體-Lumerical 簡介 33
第四章 Smith-Purcell輻射研究 36
4.1 模擬結構與參數設定 36
4.2 電子束激發Smith-Purcell輻射 39
4.3 調控Smith-Purcell輻射 42
4.3.1調整電子束能量強度改變輻射角度 43
4.3.2調整光柵週期改變輻射角度 44
4.4 週期螺旋結構的Smith-Purcell輻射 48
第五章 結論 59
參考文獻 60
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  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2022-08-31起公開。
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